(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112736920 A(43)申请公布日 2021.04.30
(21)申请号 201910973453.5(22)申请日 2019.10.14
(71)申请人 株洲中车时代电气股份有限公司
地址 412001 湖南省株洲市石峰区时代路
169号(72)发明人 熊强 龙礼兰 龚芬 黄迪
胡家喜 张敏 陈洁莲 罗仁俊 周方圆 吴明水 安友彬 张典 莫添珍 杨世民 吕冠雄 雷立 叶春明 李拥平 周昌旺 王智成 杨伦 王海兵 (74)专利代理机构 北京聿华联合知识产权代理
有限公司 11611
代理人 张文娟
权利要求书3页 说明书15页 附图5页
(51)Int.Cl.
H02J 3/01(2006.01)H02J 3/16(2006.01)H02J 3/18(2006.01)
CN 112736920 A(54)发明名称
一种用于调节电网系统输电电能质量的方法及系统(57)摘要
本发明公开了一种用于调节电网系统输电电能质量的方法，包括：采集电网系统实时输出的电网电压和电流，基于此，确定补偿前的谐波电流；在发生网压跌落时，检测系统输送线路中是否存在谐波电流，根据检测结果判断当前是否需要将串联补偿支路中的第一电容组和/或第二电容组投入到该线路，对线路中输送的电能进行初次补偿；计算初次补偿后的系统无功功率因数和相应的电网电压，基于此，在当前系统运行状态满足正常运行条件时，将并联补偿支路投入到该线路，对系统进行二次补偿，从而向电网负载提供经谐波、网压和无功功率补偿后的电力能量。本发明满足快速变化无功、电压以及谐波的治理需求，不受电网参数和负荷电流变化的影响，补偿效果好。
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权 利 要 求 书
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1.一种用于调节电网系统输电电能质量的方法，其特征在于，包括：步骤一、采集电网系统实时输出的电网电压和电流，基于此，确定补偿前的谐波电流；步骤二、在电网系统发生网压跌落时，检测系统输送线路中是否存在所述谐波电流，根据检测结果判断当前是否需要将串联补偿支路中的第一电容组和/或第二电容组投入到所述线路，对线路中输送的电能进行针对网压跌落和谐波电流的初次补偿；
步骤三、计算初次补偿后的系统无功功率因数和相应的电网电压，基于此，在当前系统运行状态满足正常运行条件时，将位于所述串联补偿支路后端的并联补偿支路投入到所述线路，对系统进行针对谐波电流和/或电压调节的二次补偿，从而向电网负载提供经谐波、网压和无功功率补偿后的电力能量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，包括：根据所述电网电压，利用预设的末端电压安全阈值范围，对电网网压跌落现象进行诊断，在发生跌落现象后将所述第一电容组投入到所述线路中；
多次检测位于所述串联补偿支路的后端输送线路中是否有谐振电流，依次判断是否需要将所述第二电容组投入、所述第一电容组退出和所述第二电容组退出，以完成初次补偿控制。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在多次检测位于所述串联补偿支路的后端输送线路中是否有谐振电流，依次判断是否需要将所述第二电容组投入、所述第一电容组退出和所述第二电容组退出，以完成初次补偿控制步骤中，进一步包括：
通过检测位于所述串联补偿支路的后端输送线路中是否存在谐振电流进行第一次谐波电流补偿效果检测，若不合格，则将所述第二电容组投入到所述线路中，并进入用于表示电容组退出补偿谐波电流的第一类退出模式；
在所述第一类退出模式中，先进行第二次谐波电流补偿效果检测，并根据检测结果判断是否需要退出第一电容组，而后进行第三次谐波电流补偿效果检测，并根据检测结果判断是否需要退出第二电容组，以控制所述串联补偿支路形成为所述电容组全部投入、或所述电容组全部退出、或所述第一电容组退出且所述第二电容组投入的串联谐波补偿结构。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若第一次谐波电流补偿效果检测结果为合格，则在预设的第二电容组投入时间阈值后，将所述第二电容组投入到所述线路中，并进入到第二退出模式；
在所述第二退出模式中，再次进行谐波电流补偿效果检测，若不合格，则将所述第二电容组恢复到退出状态，以控制所述串联补偿支路形成为所述第一电容组投入且所述第二电容组退出的串联谐波补偿结构；否则，继续控制所述电容组全部投入。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，包括：根据初次补偿后的电网电压，利用预设的末端电压优化阈值范围，判断所述初次补偿后的电网电压是否满足所述末端电压优化阈值范围，若为是，则向所述并联补偿支路内的功率输出模块发送用于控制该模块内各功率器件通断状态的谐波补偿指令。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤三中，还包括：若所述初次补偿后的电网电压不满足所述末端电压优化阈值范围，则向所述功率输出模块发送用于控制该模块内各功率器件通断状态的无功功率补偿指令，控制所述并联补偿支路向所述电网系统提供容性/感性无功功率，以进行二次补偿。
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7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，进一步，利用串联支路投退指令，控制所述串联补偿支路内的用于将该支路串接于所述线路中的串联旁路开关单元的闭合或断开状态，以使得所述串联补偿支路退出或投入到所述线路；
利用第一/第二电容组投退指令，控制与所述第一电容组串联的串联第一/第二旁路开关的闭合或断开状态，以使得第一/第二电容组投入或退出到所述线路；
利用并联支路投退指令，控制所述并联补偿支路内的用于将该支路并接于所述线路中的并联旁路开关单元的闭合或断开状态，以使得所述并联补偿支路投入或退出到所述线路。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述串联补偿支路故障时，利用串联保护投入指令，将所述串联补偿支路从所述线路中退出，并通过所述串联补偿支路内的电容组保护装置对所述电容组进行保护，其中，
同时生成电容组保护指令，并将所述电容组保护指令发送至所述电容组保护装置内的SCR模块，使得所述SCR模块在所述电容组保护指令的控制下通过该模块内的光电触发单元或BOD触发保护单元驱动晶闸管阀组单元导通，从而保护所述电容组。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述串联补偿支路故障并将所述串联补偿支路从所述线路中退出时，将所述并联补偿支路投入到所述线路中，进一步结合当前系统电网电压，生成相应的无功功率补偿指令，控制所述并联补偿支路向所述电网系统提供容性无功功率。
10.一种用于调节电网系统输电电能质量的系统，其特征在于，该系统用于执行如权利要求1～9中任一项所述的方法，所述系统具备：
串接于电网系统输送线路中的串联补偿支路，其中，所述串联补偿支路包括相互并联的第一电容组和第二电容组；
并接于所述线路中的并联补偿支路，所述并联补偿支路位于所述串联补偿支路后端；综合控制器，其与所述串联补偿支路和所述并联补偿支路连接，用于采集电网系统实时输出的电网电压和电流，基于此，确定补偿前的谐波电流，而后在电网系统发生网压跌落时，检测系统输送线路中是否存在所述谐波电流，根据检测结果判断当前是否需要将串联补偿支路中的所述第一电容组和/或所述第二电容组投入到所述线路，对线路中输送的电能进行针对网压跌落和谐波电流的初次补偿，以及计算初次补偿后的系统无功功率因数和相应的电网电压，基于此，在当前系统运行状态满足正常运行条件时，将所述并联补偿支路投入到所述线路，对系统进行针对谐波电流和/或电压调节的二次补偿，从而向电网负载提供经谐波、网压和无功功率补偿后的电力能量。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述串联补偿支路，包括：串联旁路开关单元，其串接于所述线路中，用于利用串联支路投退指令，控制自身闭合或断开状态，以使得所述串联补偿支路退出或投入到所述线路；
串联第一/第二旁路开关，其与所述第一/第二电容组串联连接，用于利用第一/第二电容组投退指令，控制自身闭合或断开状态，以使得第一/第二电容组投入或退出到所述线路。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述串联补偿支路，还包括：
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串联保护装置投切开关，其串接于所述线路中，用于在所述串联补偿支路故障时，接收串联保护投入指令，并利用该指令将所述串联补偿支路从所述线路中退出，以利用所述串联补偿支路内的电容组保护装置对所述电容组进行保护；
所述电容组保护装置，其与所述串联保护装置投切开关单元连接，具备SCR模块和限流保护模块，用于在所述串联补偿支路故障时，接收电容组保护指令，并将所述电容组保护指令发送至所述SCR模块，使得所述SCR模块在所述电容组保护指令的控制下通过该模块内的光电触发单元或BOD触发保护单元驱动晶闸管阀组单元导通，从而在所述限流保护模块的配合下保护所述电容组。
13.根据权利要求10～12中任一项所述的系统，其特征在于，所述并联补偿支路，包括：并联旁路开关单元，其并接于所述线路中，用于利用并联支路投退指令，控制自身闭合或断开状态，以使得所述串联补偿支路投入或退出到所述线路；
并联支路电抗器，其与所述并联旁路开关单元串联连接；和功率输出模块，其与所述并联支路电抗器串联连接，用于接收用于控制该模块内各功率器件通断状态的无功功率补偿指令，利用该指令并在所述并联支路电抗器的配合下，向所述电网系统提供容性/感性无功功率，以及接收用于控制该模块内各功率器件通断状态的谐波补偿指令，利用该指令在所述并联支路电抗器的配合下，对所述电网系统提供谐波补偿。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：与所述综合控制器连接的保护模块，其中，所述保护模块用于分别执行所述综合控制器对所述串联补偿支路与所述电网系统输送线路之间、以及所述并联补偿支路与所述电网系统输送线路之间的保护控制。
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说 明 书
一种用于调节电网系统输电电能质量的方法及系统
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技术领域
[0001]本发明涉及电网电力技术领域，具体地说，是涉及一种用于调节电网系统输电电能质量的方法及系统。
背景技术
[0002]近年来，随着我国电网建设的加速和节能减耗政策的深入，提升配电线路的电能质量成为电网系统中关注和工作的重点。目前，农村和城乡配电线路存在线损高、功率因数低、末端电压低、谐波污染严重等问题。
[0003]单独采用常规并联补偿装置进行无功补偿，无功补偿效果较好，但对于电压调节能力有限，难以满足用户要求；单独采用串联补偿装置可以减小线路阻抗，相当于减小了供电半径，但由于受系统短路水平的制约，补偿度有限，且无法吸收系统谐波，受负荷电影响较大，补偿效果不理想。
[0004]由于目前配网低电压治理和节能降损，可采取的措施存在局限性，尤其是当线路上存在变化迅速的高能耗冲击性负荷时(多为非线型负载的线路)，会导致谐波污染严重，线路功率因数低，末端电压低、电压跌落严重。常规并联补偿装置(SVG)进行无功补偿、谐波抑制和电压调整，需要很大的装机容量，调整电压的同时又带来功率因数下降和网损增加的问题。而串联补偿装置只能根据负荷电流被动调压，当负荷电流小时电压提升效果较差，负荷电流大时又容易产生“过电压”的问题，补偿装置投入时易出现系统谐振。发明内容
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于调节电网系统输电电能质量的方法，包括：步骤一、采集电网系统实时输出的电网电压和电流，基于此，确定补偿前的谐波电流；步骤二、在电网系统发生网压跌落时，检测系统输送线路中是否存在所述谐波电流，根据检测结果判断当前是否需要将串联补偿支路中的第一电容组和/或第二电容组投入到所述线路，对线路中输送的电能进行针对网压跌落和谐波电流的初次补偿；步骤三、计算初次补偿后的系统无功功率因数和相应的电网电压，基于此，在当前系统运行状态满足正常运行条件时，将位于所述串联补偿支路后端的并联补偿支路投入到所述线路，对系统进行针对谐波电流和/或电压调节的二次补偿，从而向电网负载提供经谐波、网压和无功功率补偿后的电力能量。[0006]优选地，在所述步骤二中，包括：根据所述电网电压，利用预设的末端电压安全阈值范围，对电网网压跌落现象进行诊断，在发生跌落现象后将所述第一电容组投入到所述线路中；多次检测位于所述串联补偿支路的后端输送线路中是否有谐振电流，依次判断是否需要将所述第二电容组投入、所述第一电容组退出和所述第二电容组退出，以完成初次补偿控制。
[0007]优选地，在多次检测位于所述串联补偿支路的后端输送线路中是否有谐振电流，依次判断是否需要将所述第二电容组投入、所述第一电容组退出和所述第二电容组退出，
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以完成初次补偿控制步骤中，进一步包括：通过检测位于所述串联补偿支路的后端输送线路中是否存在谐振电流进行第一次谐波电流补偿效果检测，若不合格，则将所述第二电容组投入到所述线路中，并进入用于表示电容组退出补偿谐波电流的第一类退出模式；在所述第一类退出模式中，先进行第二次谐波电流补偿效果检测，并根据检测结果判断是否需要退出第一电容组，而后进行第三次谐波电流补偿效果检测，并根据检测结果判断是否需要退出第二电容组，以控制所述串联补偿支路形成为所述电容组全部投入、或所述电容组全部退出、或所述第一电容组退出且所述第二电容组投入的串联谐波补偿结构。[0008]优选地，若第一次谐波电流补偿效果检测结果为合格，则在预设的第二电容组投入时间阈值后，将所述第二电容组投入到所述线路中，并进入到第二退出模式；在所述第二退出模式中，再次进行谐波电流补偿效果检测，若不合格，则将所述第二电容组恢复到退出状态，以控制所述串联补偿支路形成为所述第一电容组投入且所述第二电容组退出的串联谐波补偿结构；否则，继续控制所述电容组全部投入。[0009]优选地，在所述步骤三中，包括：根据初次补偿后的电网电压，利用预设的末端电压优化阈值范围，判断所述初次补偿后的电网电压是否满足所述末端电压优化阈值范围，若为是，则向所述并联补偿支路内的功率输出模块发送用于控制该模块内各功率器件通断状态的谐波补偿指令。[0010]优选地，在所述步骤三中，还包括：若所述初次补偿后的电网电压不满足所述末端电压优化阈值范围，则向所述功率输出模块发送用于控制该模块内各功率器件通断状态的无功功率补偿指令，控制所述并联补偿支路向所述电网系统提供容性/感性无功功率，以进行二次补偿。
[0011]优选地，进一步，利用串联支路投退指令，控制所述串联补偿支路内的用于将该支路串接于所述线路中的串联旁路开关单元的闭合或断开状态，以使得所述串联补偿支路退出或投入到所述线路；利用第一/第二电容组投退指令，控制与所述第一电容组串联的串联第一/第二旁路开关的闭合或断开状态，以使得第一/第二电容组投入或退出到所述线路；利用并联支路投退指令，控制所述并联补偿支路内的用于将该支路并接于所述线路中的并联旁路开关单元的闭合或断开状态，以使得所述并联补偿支路投入或退出到所述线路。[0012]优选地，所述方法还包括：在所述串联补偿支路故障时，利用串联保护投入指令，将所述串联补偿支路从所述线路中退出，并通过所述串联补偿支路内的电容组保护装置对所述电容组进行保护，其中，同时生成电容组保护指令，并将所述电容组保护指令发送至所述电容组保护装置内的SCR模块，使得所述SCR模块在所述电容组保护指令的控制下通过该模块内的光电触发单元或BOD触发保护单元驱动晶闸管阀组单元导通，从而保护所述电容组。
[0013]优选地，所述方法还包括：在所述串联补偿支路故障并将所述串联补偿支路从所述线路中退出时，将所述并联补偿支路投入到所述线路中，进一步结合当前系统电网电压，生成相应的无功功率补偿指令，控制所述并联补偿支路向所述电网系统提供容性无功功率。
[0014]本发明还提供了一种用于调节电网系统输电电能质量的系统，该系统用于执行如上述所述的方法，所述系统具备：串接于电网系统输送线路中的串联补偿支路，其中，所述串联补偿支路包括相互并联的第一电容组和第二电容组；并接于所述线路中的并联补偿支
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路，所述并联补偿支路位于所述串联补偿支路后端；综合控制器，其与所述串联补偿支路和所述并联补偿支路连接，用于采集电网系统实时输出的电网电压和电流，基于此，确定补偿前的谐波电流，而后在电网系统发生网压跌落时，检测系统输送线路中是否存在所述谐波电流，根据检测结果判断当前是否需要将串联补偿支路中的所述第一电容组和/或所述第二电容组投入到所述线路，对线路中输送的电能进行针对网压跌落和谐波电流的初次补偿，以及计算初次补偿后的系统无功功率因数和相应的电网电压，基于此，在当前系统运行状态满足正常运行条件时，将所述并联补偿支路投入到所述线路，对系统进行针对谐波电流和/或电压调节的二次补偿，从而向电网负载提供经谐波、网压和无功功率补偿后的电力能量。
[0015]优选地，所述串联补偿支路，包括：串联旁路开关单元，其串接于所述线路中，用于利用串联支路投退指令，控制自身闭合或断开状态，以使得所述串联补偿支路退出或投入到所述线路；串联第一/第二旁路开关，其与所述第一/第二电容组连接，用于利用第一/第二电容组投退指令，控制自身闭合或断开状态，以使得第一/第二电容组投入或退出到所述线路。
[0016]优选地，所述串联补偿支路，还包括：串联保护装置投切开关，其串接于所述线路中，用于在所述串联补偿支路故障时，接收串联保护投入指令，并利用该指令将所述串联补偿支路从所述线路中退出，以利用所述串联补偿支路内的电容组保护装置对所述电容组进行保护；所述电容组保护装置，其与所述串联保护装置投切开关单元连接，具备SCR模块和限流保护模块，用于在所述串联补偿支路故障时，接收电容组保护指令，并将所述电容组保护指令发送至所述SCR模块，使得所述SCR模块在所述电容组保护指令的控制下通过该模块内的光电触发单元或BOD触发保护单元驱动晶闸管阀组单元导通，从而在所述限流保护模块的配合下保护所述电容组。[0017]优选地，所述并联补偿支路，包括：并联旁路开关单元，其并接于所述线路中，用于利用并联支路投退指令，控制自身闭合或断开状态，以使得所述串联补偿支路投入或退出到所述线路；并联支路电抗器，其与所述并联旁路开关单元串联连接；和功率输出模块，其与所述并联支路电抗器串联连接，用于接收用于控制该模块内各功率器件通断状态的无功功率补偿指令，利用该指令并在所述并联支路电抗器的配合下，向所述电网系统提供容性/感性无功功率，以及接收用于控制该模块内各功率器件通断状态的谐波补偿指令，利用该指令在所述并联支路电抗器的配合下，对所述电网系统提供谐波补偿。[0018]优选地，所述系统还包括：与所述综合控制器连接的保护模块，其中，所述保护模块用于分别执行所述综合控制器对所述串联补偿支路与所述电网系统输送线路之间、以及所述并联补偿支路与所述电网系统输送线路之间的保护控制。[0019]与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
[0020]本发明提出了一种用于调节电网系统输电电能质量的方法及系统，通过采用串、并联协同补偿控制方式，以满足系统快速变化无功、电压以及谐波治理需求，不受系统参数和负荷电流变化的影响，补偿效果好。进一步，由于在投入串联补偿设备后，在配电网中运行中可能会遇到的谐振问题，串补设备采用多组分级投切的智能控制方式，增加了系统谐振保护功能。另外，在串联补偿设备中使用先进的电力电子技术快速保护串补电容组。因
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此，本发明克服了单独使用并联补偿设备时并联效率低、和单独使用串联补偿设备时受电网负荷影响较大的缺点，吸收两者的优点，实现了一种补偿效果好、成本低、兼具系统谐振保护功能的综合性补偿方法。[0021]本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明
[0022]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0023]图1为本申请实施例的用于调节电网系统输电电能质量的方法的步骤图。[0024]图2为本申请实施例的用于调节电网系统输电电能质量的方法的具体流程图。[0025]图3为本申请实施例的用于调节电网系统输电电能质量的系统的电路拓扑图。[0026]图4为本申请实施例的用于调节电网系统输电电能质量的系统中功率输出模块的电路拓扑示意图。
[0027]图5为本申请实施例的用于调节电网系统输电电能质量的系统中SCR模块的电路拓扑示意图。
具体实施方式
[0028]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。[0029]近年来，随着我国电网建设的加速和节能减耗政策的深入，提升配电线路的电能质量成为电网系统中关注和工作的重点。目前，农村和城乡配电线路存在线损高、功率因数低、末端电压低、谐波污染严重等问题。单独采用常规并联补偿装置进行无功补偿，无功补偿效果较好，但对于电压调节能力有限，难以满足用户要求；单独采用串联补偿装置可以减小线路阻抗，相当于减小了供电半径，但由于受系统短路水平的制约，补偿度有限，且无法吸收系统谐波，受负荷电流影响较大，补偿效果不理想。[0030]由于目前配网低电压治理和节能降损，可采取的措施存在局限性，尤其是当线路上存在变化迅速的高能耗冲击性负荷时(多为非线型负载的线路)，会导致谐波污染严重，线路功率因数低，末端电压低、电压跌落严重。常规并联补偿装置(SVG)进行无功补偿、谐波抑制和电压调整，需要很大的装机容量，调整电压的同时又带来功率因数下降和网损增加的问题；而串联补偿装置只能根据负荷电流被动调压，当负荷电流小时电压提升效果较差，负荷电流大时又容易产生“过电压”的问题，补偿装置投入时易出现系统谐振。[0031]为了解决上述问题，本发明实施例提出一种用于调节电网系统输电电能质量的方法(以下简称“输电电能质量调节方法”)及系统。该方法及系统根据电网系统电能输出线路的无功功率、谐波电流和输出电压的情况，首先针对网压跌落和谐波电流，采用多组分级投
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切方式进行针对串联补偿装置的精准地初次补偿，具体包括第一电容组投入、第二电容组投入、第二电容组退出和第一电容组退出在内的多级补偿，以形成相应的串联补偿结构；进一步，在初次补偿过程的基础上，根据初次补偿效果(初次补偿后的电网电压、无功功率因数、支路运行状态和谐波电流情况)，对系统电网输出进行针对是否投入并联补偿装置的二次补偿，以使得并联补偿装置向电网系统进一步提供谐波补偿或感性无功功率补偿或容性无功功率补偿。这样，在投入串补设备后，针对在配电网运行中可能会遇到的谐振问题，串补多组分级投切的智能控制方式可以增加了系统谐振保护功能。另外，本发明能较快速跟踪电网无功、谐波和电压变化，进行精准补偿，不受系统参数和负荷电流变化的影响，容量小、损耗低，补偿效果好。此外，本发明使用采用先进电力电子技术的电子开关，在补偿装置发生故障时，利用电子开关响应速度快于机械保护开关响应速度的原理，实现对电容组的快速保护。
[0032]图1为本申请实施例的用于调节电网系统输电电能质量的方法的步骤图。如图1所示，该方法包括如下步骤：步骤S110综合控制器300采集当前电网系统实时输出的电网电压和电网电流，基于实时电网电压和实时电网电流，确定补偿前的谐波电流；步骤S120在电网系统发生网压跌落时，综合控制器300检测当前电网系统输送线路中是否存在谐波电流，根据检测结果判断当前是否需要将串联补偿支路100中的第一电容组C1和/或第二电容组C2投入到当前电网系统输送线路，对线路输送的电能进行针对电网网压跌落和谐波电流的初次补偿；步骤S130综合控制器300计算初次补偿后的系统无功功率因数和相应的电网电压(此时的电网电压，是经串联补偿支路100补偿后的电网电压，是补偿前电网电压与串联补偿支路100提供的补偿电压之和)，而后，综合控制器300根据补偿后电网线路电压、补偿后电网线路电流、补偿后系统无功率因数和补偿后的电路电流中的谐波含量，在当前系统运行状态满足电网负载正常运行条件时，将位于串联补偿支路100后端的并联补偿支路200投入到电网系统输送线路中，对当前电网系统进一步进行基于步骤S120初次补偿的谐波电流和/或电压调节的二次补偿，从而向电网系统所连接的负载提供经谐波、网压和无功功率补偿后的电网电压。[0033]进一步，综合控制器300在判断当前系统运行状态是否满足电网负载正常运行条件时，需要根据初次补偿后系统无功率因数、初次补偿后电网线路电压、初次补偿后电网线路电流和初次补偿后的线路电流中的谐波含量，完成如下正常运行检测子步骤，在每个正常运行检测子步骤均合格后，则判断当前系统运行状态满足电网负载正常运行条件。其中，正常运行检测子步骤至少包括：初次补偿后的电网电压是否发生过压或欠压故障、初次补偿后的电网电流是否发生过流或欠流故障、初次补偿后系统无功率因数是否达到电网负荷所需功率、初次补偿后的电路电流中的谐波含量是否降低到电网负荷正常运行时可承受的最低谐波含量阈值等。进一步，首先，将补偿后电网线路电压与预设的电网安全运行电压阈值范围进行比较，若当前电压在电网安全运行电压阈值范围之内，则补偿后的电网电压未发生过压或欠压故障(合格)；否则，如果当前电压高于电网安全运行电压阈值范围的上限值，发生过压故障(不合格)，如果当前电压低于电网安全运行电压阈值范围的下限值，发生欠压故障(不合格)。然后，将补偿后电网线路电流与预设的电网安全运行电流阈值范围进行比较，若当前电流在电网安全运行电流阈值范围之内，则补偿后的电网电压未发生过流或欠流故障(合格)；否则，如果当前电流高于电网安全运行电流阈值范围的上限值，发生过
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流故障(不合格)，如果当前电流低于电网安全运行电流阈值范围的下限值，发生欠流故障(不合格)。接着，将当前补偿后系统无功率因数与电网负荷安全运行时的所需输入功率进行比较，在当前补偿后系统无功率因数达到或高于预设的安全运行功率因数阈值时，判断补偿后系统无功率因数检测合格；否则为不合格。最后，将当前计算出的补偿后电路电流中的谐波含量与电网负荷安全运行时的所能承受的最低谐波含量阈值进行比较，在当前谐波含量低于预设的安全运行最低谐波含量阈值时，判断补偿后系统谐波含量检测合格；否则为不合格。
[0034]需要说明的是，通常，若单独采用常规并联补偿装置进行无功补偿，无功补偿效果较好，但对于电压调节能力有限，难以满足用户要求；单独采用串联补偿装置可以减小输电线路的阻抗，相当于减小了供电半径，但由于受电网系统短路水平的制约，补偿度有限，并且也无法吸收电网系统产生的谐波，受负荷电影响较大，补偿效果不理想。然而，本发明通过采用串、并联协同补偿控制方式，利用串联补偿装置通过检测谐波电流的方式调节了电网系统的电压输出能力，以弥补单独使用并联补偿装置时的电压调节能力有限的缺陷，并且利用并联补偿装置弥补单独使用串联补偿装置补偿效果不理想的缺陷，这样，充分满足了电网系统快速变化无功、快速变化电压以及谐波治理的需求，不受系统参数和负荷电流变化的影响，补偿效果好。[0035]进一步，在利用步骤S120将串联补偿支路100投入到电网系统输送线路后，需要进一步判断当前电网系统是否能够达到稳定运行状态，也就是输入到电网负荷设备的电压、电流、谐波和功率等信息是否满足能够使得电网负荷稳定运行的条件，在能够达到时表明上述串联补偿支路100的投入能够有效地对电网系统输送的电能进行补偿，此时，需要进一步利用并联补偿支路200对电网系统输送的电能进行补偿优化；在当前输入到电网负荷设备的电压、电流、谐波和功率等信息无法满足能够使得电网负荷稳定运行的条件时，需要立即退出串联补偿支路100对电网系统输送的电能的补偿控制，这样便完成了谐波补偿、网压补偿和无功功率补偿等多方面的补偿，精准、高效的向电网负荷提供了高质量的电网电力能量。
[0036]在对本发明所述的输电电能质量调节方法进行详细说明之前，先对用于实现当前输电电能质量调节方法的系统(输电电能质量调节系统)进行说明，其中，基于本发明所述的方法(用于调节电网系统输电电能质量的方法)，本发明还提出了一种用于调节输电电能质量的系统。图3为本申请实施例的用于调节电网系统输电电能质量的系统的电路拓扑图。如图3所示，本发明所述的输电电能质量调节系统包括：串联补偿支路100、并联补偿支路200和综合控制器300。其中，串联补偿支路100串接于电网系统输送线路中，并联补偿支路200并接于电网系统输送线路中，综合控制器300分别与串联补偿支路100和并联补偿支路200连接。综合控制器300，用于采集电网系统实时输出的电网电压和电流，基于此，确定补偿前的谐波电流，而后检测电网系统输送线路中是否存在谐波电流，根据检测结果判断当前是否需要将串联补偿支路中的第一电容组C1和/或第二电容组C2投入到当前线路，对电网网压跌落和当前线路中的谐波电流进行初次补偿，以及计算初次补偿后的系统无功功率因数和相应的电网电压，基于此，当前系统运行状态满足正常运行条件时，将位于并联补偿支路投入到当前线路，对系统进行针对谐波电流和/或电压调节的二次补偿，从而向电网负载提供经谐波、网压和无功功率补偿后的电力能量。进一步，串联补偿支路100包括相互并
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联的第一电容组C1和第二电容组C2，用于对电网系统输出的电力能量进行针对网压跌落和/或谐波电流补偿控制。[0037]进一步，上述串联补偿支路100，还包括：串联旁路开关单元QF1、串联第一旁路开关KM1和串联第二旁路开关KM2。其中，串联旁路开关单元QF1集成于断路器内，且串联旁路开关单元QF1串接于当前电网系统输电线路中，用于利用串联支路投退指令(包括：串联支路退出指令、串联支路投入指令)，控制自身处于合闸或分闸状态，以使得串联补偿支路100退出或投入到当前电网系统输电线路。串联第一旁路开关KM1集成于接触器内。串联第一旁路开关KM1与第一电容组C1串联，串联第一旁路开关KM1和第一电容组C1形成为第一补偿单元，其中，第一补偿单元与上述串联旁路开关单元QF1并联连接。串联第一旁路开关KM1用于利用第一电容组投退指令(包括：第一电容组投入指令、第一电容组退出指令)，控制自身处于合闸或分闸状态，以使得第一电容组C1投入或退出到当前电网系统输电线路。串联第二旁路开关KM2集成于接触器内。串联第二旁路开关KM2与第二电容组C2串联，串联第二旁路开关KM2和第二电容组C2形成为第二补偿单元，其中，第二补偿单元与上述串联旁路开关单元QF1并联连接。串联第二旁路开关KM2用于利用第二电容组投退指令(包括：第二电容组投入指令、第二电容组退出指令)，控制自身处于合闸或分闸状态，以使得第二电容组C2投入或退出到当前电网系统输电线路。[0038]进一步，上述串联补偿支路，还包括：串联保护装置投切开关KM3和电容组保护装置。如图3所示，串联保护装置投切开关KM3集成于接触器内。串联保护装置投切开关KM3串接于电网系统输电线路中，与上述第一补偿单元或第二补偿单元并联连接，用于利用串联保护投退指令(包括：串联保护投入指令、串联保护退出指令)，控制自身处于合闸或分闸状态，以使得电容组保护装置对电容组进行保护、或恢复待保护状态。其中，串联保护装置投切开关KM3用于在串联补偿支路故障时，接收串联保护投入指令，利用该指令控制串联保护装置投切开关KM3合闸，将串联补偿支路100从电网系统输电线路中退出，使得串联补偿支路100内的电容组保护装置对电容组进行保护。
[0039]电容组保护装置与上述串联保护装置投切开关KM3并联，包括SCR模块和限流保护模块。电容组保护装置，用于在串联补偿支路故障时，接收电容组保护指令，并将电容组保护指令发送至SCR模块，使得SCR模块在电容组保护指令的控制下通过该模块(SCR模块)内的光电触发单元或者BOD触发保护单元驱动晶闸管阀组单元导通，从而在限流保护模块的配合下保护电容组器件。在本发明实施例中，SCR模块为具有BOD强制保护功能的晶闸管保护装置。限流保护模块具有阻尼电抗特征，用于在SCR模块进行晶闸管保护控制时限流，该模块至少包括相互并联的串联支路电抗器L1和电阻器R1。
[0040]图5为本申请实施例的用于调节电网系统输电电能质量的系统中SCR模块的电路拓扑示意图。如图5所示，SCR模块包括：光电触发单元、晶闸管阀组单元、RC阻容吸收单元、BOD触发保护单元、输出功率档位选择单元等。SCR模块在接收到电容组保护指令后，立即通过光电触发单元发送触发信号将晶闸管导通，快速将故障电流旁路(故障电容组)与电网系统输电线路隔离。另外，为了增加SCR模块的保护控制的可靠性，晶闸管阀组单元的触发部分还配置了具有过电压自动触发功能的BOD触发保护单元作为后备保护。具体地，如果光电触发单元的控制器出现故障或者信道(光纤)损坏，则晶闸管阀组单元会因两端电压快速上升至晶闸管阀组单元的保护设定值，而被BOD触发保护单元强制导通，从而将故障电流旁路
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(故障电容组)与电网系统输电线路隔离。与此同时，输出功率档位选择单元，可以根据不同电压保护等级进行预先设定。[0041]进一步，本发明实施例中的串联补偿支路100采用“电力电子开关型多级串联电容器补偿装置”，与传统的串联电容器补偿装置相比，本装置具有如下改进点：一、用于保护电容组的开关，由动作时间为10us级快速电力电子开关(SCR模块)代替了传统的慢速开关，快速切换，保护电容器组；二、电容器组分档投切，增加补偿度，提高补偿精度，还具有谐振保护功能。
[0042]进一步，上述并联补偿支路200至少包括：并联旁路开关单元QF、并联支路电抗器L和功率输出模块SVG。并联旁路开关单元QF集成于断路器内。并联旁路开关单元QF并接于当前电网系统输电线路中，用于利用并联支路投退指令(包括：并联支路投入指令、并联支路退出指令)，控制自身处于合闸或分闸状态，以使得并联补偿支路200投入或退出到当前电网系统输电线路中。并联支路电抗器L与并联旁路开关单元QF串联连接。功率输出模块SVG与并联支路电抗器L串联连接，用以接收用于控制该模块内各功率器件通断状态的无功功率补偿指令，利用该指令并在并联支路电抗器L的配合下，向电网系统提供容性无功功率或感性无功功率。另外，功率输出模块SVG还用于接收用于控制该模块内各功率器件通断状态的谐波补偿指令，利用该指令在并联支路电抗器L的配合下，对电网系统提供谐波补偿。[0043]另外，上述并联补偿支路200还包括：启动模块。如图3所示，启动模块，用于在功率输出模块SVG启动前实现针对功率输出模块SVG的软充电功能，具体包含充电电阻R和充电旁路接触器KM。充电旁路接触器KM集成于接触器内。其中，充电旁路接触器KM也能够响应上述并联支路投退指令，与并联旁路开关单元QF的开闭状态保持一致。此外，参考图3，并联补偿支路200中还包括：电流互感器TA。电流互感器TA用于实时采集并联补偿支路200内的电流。
[0044]进一步，在本发明实施例中，功率输出模块SVG采用10kV直挂式静止型动态无功发生装置SVG，具有效率高、可进行感性和容性无极调节、补偿精度高的特点，还能兼具谐波补偿作用。图4为本申请实施例的用于调节电网系统输电电能质量的系统中功率输出模块的电路拓扑示意图。如图4所示，本发明中的功率输出模块包括：用于分别与电网线路的每相线路连接的电抗器LA、LB、LC，每相电抗器后端均连接有变流器阀组(变流器A、变流器B和变流器C)。其中，变流器阀组采用高压级联结构，每相变流器阀组由12个H桥型变流器模块级联，三相Y形联接，位于单相电抗器LA、LB、LC后端。[0045]此外，本发明所述的输电电能质量调节系统，还包括：与综合控制器300连接的保护模块(未图示)，其中，保护模块用于分别执行综合控制器300对串联补偿支路100与电网系统输送线路之间、以及并联补偿支路200与电网系统输送线路之间的保护控制。继续参考图3，保护模块包括：第一隔离开关QS1、第二隔离开关QS2和第三隔离开关QS。其中，第一隔离开关QS1设置在第一补偿支路的第一端与电网系统输电线路之间的连接线路处；第二隔离开关QS2设置在第一补偿支路的第二端与电网系统输电线路之间的连接线路处；第三隔离开关QS设置在并联旁路开关单元QF与电网系统输电线路之间的连接线路处。通常，保护模块内部的各个开关在下述参数初始化设置阶段，会在综合控制器300的控制下均处于合闸状态；在电网检修和/或输电电能质量调节系统检修阶段，处于分闸状态。
[0046]图2为本申请实施例的用于调节电网系统输电电能质量的方法的具体流程图。下
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面结合图1和图2对本发明所述的输电电能质量调节方法进行详细说明。[0047]首先，进入到步骤S110中的步骤S201，综合控制器300配置输电电能质量调节系统在工作过程中所需的各类预设参数，以进行输电电能质量调节系统的参数初始化设置，而后进入到步骤S110中的步骤S202。另外，在步骤S201中，还需要综合控制器300立即生成串联支路投入指令和并联支路退出指令，并将串联支路投入指令发送至用于将串联补偿支路100串接于电网系统输电线路中的串联旁路开关单元QF1中，以使得串联旁路开关单元QF1在该指令的控制下，控制自身处于分闸状态，从而使得串联补偿支路100投入到当前电网系统输电线路中，以及将并联支路退出指令发送至用于将并联补偿支路200并接于电网系统输电线路中的并联旁路开关单元QF中，以使得并联旁路开关单元QF在该指令的控制下，控制自身处于分闸状态，从而使得并联补偿支路200退出当前电网系统输电线路。
[0048]步骤S202综合控制器300采集电网(配电)系统实时输出的电网(输出)电压和电网(输出)电流，根据当前电网输出电压和电网输出电流计算输电电能质量调节系统在执行补偿控制前的谐波电流信息(其中，谐波电流信息包括谐波电流大小及方向、以及谐波电流含量)。另外，步骤S202还需要利用实时采集到的电网电流和电压信息，计算出当前电网系统所输出的无功功率。需要说明的是，此时计算出的系统无功功率、谐波电流信息是电网配电系统所直接输出的信息，是经本发明所述的补偿控制之前的信息。[0049]这样，通过上述步骤S201～步骤S202完成了步骤S110对补偿控制初始化处理过程，而后进入到步骤S120中，以通过步骤S203～步骤S217完成针对电网网压跌落和线路谐波电流的初次补偿控制。[0050]首先，进入到步骤S120内的步骤S203中，综合控制器300根据当前补偿前的电网电压，利用预设的末端电压安全阈值范围的下限值，对电网网压跌落现象进行诊断，在发生跌落现象时，生成第一电容组投入指令，并将第一电容组投入指令发送至串联补偿支路100内的串联第一旁路开关KM1中后进入到步骤S204中，以使得第一电容组C1在串联第一旁路开关KM1的控制下投入到电网系统输送线路中。另外，如果未发生跌落现象，则进入到步骤S202中，继续进行补偿控制的初始化处理。其中，在进行电网网压跌落现象判断时，如果当前补偿前的电网电压低于末端电压安全阈值范围的下限值，则判断发生跌落现象；如果当前电网电压达到或高于末端电压安全阈值范围的下限值，则判断未发生跌落现象。[0051]进一步，步骤S204串联第一旁路开关KM1接收来自综合控制器300的第一电容组投入指令，在该指令的控制下，控制与第一电容组C1串联的串联第一旁路开关KM1的开关状态为合闸状态，从而将与串联第一旁路开关KM1串联的第一电容组C1投入到当前电网系统输送线路中，利用第一电容组C1的对电网系统的网压跌落进行补偿控制。这样，利用上述步骤S203和步骤S204完成了上述初次补偿中的电网网压跌落补偿控制。[0052]而后，通过多次检测、位于串联补偿支路100(后端)所在的电网系统输送线路中是否有谐振电流，依次判断出是否需要将第二电容组C2投入、第一电容组C1退出和第二电容组C2退出，形成为相应的串联谐波补偿结构，以利用当前构成的串联谐波补偿结构完成初次补偿中的谐振电流补偿控制，并通过步骤S205～步骤S217来完成。具体地，需要先后进行多次谐波电流补偿效果检测，根据每次谐振电流补偿效果的检测结果，在判断是否需要进一步控制进行第一电容组C1和/或第二电容组C2的投入或退出操作。其中，本发明实施例中所述的第一次谐波电流补偿效果检测是，将当前基于投入第一电容组C1后的线路电网电流
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(也就是，经线路经网压跌落补偿后的线路电网电流)中的谐波含量是否低于上述安全运行最低谐波含量阈值，如果低于，则表明当前系统线路中的谐波含量达到能够使得电网负荷进行安全运转的标准，判断当前系统线路中不含有谐波电流；如果等于或高于，则表明当前系统线路中的谐波含量无法达到能够使得电网负荷进行安全运转的标准，此时，判断当前系统线路中含有谐波电流。
[0053]步骤S205综合控制器300通过检测位于串联补偿支路100后端所在的电网系统输送线路中是否存在谐振电流，以进行第一次谐波电流补偿效果检测，若含有谐波电流，则表明当前第一次谐波电流补偿效果检测为不合格，此时，需要立即生成第二电容组投入指令，并将第二电容组投入指令发送至串联补偿支路100内的串联第二旁路开关KM2中后进入到步骤S206中，以使得第二电容组C2在串联第二旁路开关KM2的控制下投入到电网系统输送线路中，而后，进入用于表示电容组退出补偿谐波电流的第一类退出模式。[0054]而后，在所述第一类退出模式中，综合控制器300先进行第二次谐波电流补偿效果检测，并根据检测结果判断是否需要退出第一电容组，而后进行第三次谐波电流补偿效果检测，并根据检测结果判断是否需要退出第二电容组，以控制串联补偿支路100形成为电容组(C1、C2)全部投入、或电容组(C1、C2)全部退出、或第一电容组C1退出且第二电容组C2投入的串联谐波补偿结构，以利用不同情况构成的串联谐波补偿结构对电网系统进行谐振电流补偿控制中的第一类退出(控制)模式，并通过下述步骤S206～步骤213来完成。[0055]进一步，(在第一类退出控制模式中)步骤S206串联第二旁路开关KM2接收来自综合控制器300的第二电容组投入指令，在该指令的控制下，控制与第二电容组C2串联的串联第二旁路开关KM2的开关状态为合闸状态，从而将与串联第二旁路开关KM2串联的第二电容组C2投入到当前电网系统输送线路中，此时，在第一电容组C1和第二电容组C2的共同作用下对电网系统的中的谐振电流进行补偿控制(第一次谐波电流补偿)，而后进入到步骤S207中。
[0056]进一步，(在第一类退出控制模式中)步骤S207综合控制器300进行第二次的谐波电流补偿效果检测，并根据检测结果判断是否需要退出第一电容组C1。具体地，在本发明实施例中，由于步骤S207是上所述步骤S206的后续步骤，故此时步骤S207中所述的第二次谐波电流补偿效果检测是，将当前基于投入第一电容组C1和投入第二电容组C2共同补偿作用后的系统线路电网电流(也就是，经线路经投入第一电容组C1和投入第二电容组C2共同谐振电流补偿后的线路电网电流)中的谐波含量是否低于上述安全运行最低谐波含量阈值，如果等于或高于，则表明当前(经第一次谐波电流补偿后的)系统线路中的谐波含量无法达到能够使得电网负荷进行安全运转的标准，判断当前系统线路中仍含有谐波电流，生成第一电容组退出指令，并将该指令发送至串联补偿支路100内的串联第一旁路开关KM1中后进入到步骤S208中。
[0057]步骤S208串联第一旁路开关KM1接收来自综合控制器300的第一电容组退出指令，在该指令的控制下，控制与第一电容组C1串联的串联第一旁路开关KM1的开关状态为分闸状态，从而将与串联第一旁路开关KM1串联的第一电容组C1从当前电网系统输送线路中退出，此时，仅利用第二电容组C2的对电网系统的谐振电流进行补偿控制(第二次谐波电流补偿)，表明步骤S206中第二电容组C2的投入后，第一次谐波电流补偿控制无法有效地消除电网系统电网电流中的谐波影响，从而进入到步骤S209中。
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进一步，如果在第二次的谐波电流补偿效果检测过程中，检测出将当前基于投入
第一电容组C1和投入第二电容组C2共同补偿作用后的系统线路电网电流中的谐波含量低于上述安全运行最低谐波含量阈值，则表明当前(经第一次谐波电流补偿后的)系统线路中的谐波含量能够达到使得电网负荷进行安全运转的标准，此时，判断当前系统线路中不含有谐波电流，表明步骤S206中第二电容组C2的投入后，第一次谐波电流补偿控制能够有效地消除电网系统电网电流中的谐波影响，从而跳转到步骤S213中。步骤S213输电电能质量调节系统保持当前投入两种电容组的操作状态。[0059]进一步，(在第一类退出控制模式中)步骤S209综合控制器300进行第三次的谐波电流补偿效果检测，并根据检测结果判断是否需要退出第二电容组C2。具体地，在本发明实施例中，由于步骤S209是上所述步骤S208的后续步骤，故此时步骤S209中所述的第三次谐波电流补偿效果检测是，将当前基于仅投入第二电容组C2补偿作用后的系统后端线路电网电流(也就是，线路经投入第二电容组C2的谐振电流补偿后的线路电网电流)中的谐波含量是否低于上述安全运行最低谐波含量阈值，如果等于或高于，则表明当前(经第二次谐波电流后的)系统线路中的谐波含量无法达到能够使得电网负荷进行安全运转的标准，判断当前系统线路中仍含有谐波电流，生成第二电容组退出指令，并将该指令发送至串联补偿支路100内的串联第二旁路开关KM2中后进入到步骤S210中。
[0060]步骤S210串联第二旁路开关KM2接收来自综合控制器300的第二电容组退出指令，在该指令的控制下，控制与第二电容组C2串联的串联第二旁路开关KM2的开关状态为分闸状态，从而将与串联第二旁路开关KM2串联的第二电容组C2从当前电网系统输送线路中退出，此时，第二次谐波电流补偿控制无法有效地消除电网系统电网电流中的谐波影响，从而进入到步骤S211中。步骤S211输电电能质量调节系统保持当前将两种电容组从电网系统输电线路中退出的操作状态。[0061]进一步，步骤S209如果在第三次的谐波电流补偿效果检测过程中，检测出将当前基于仅投入第二电容组C2补偿作用后的系统线路电网电流中的谐波含量低于上述安全运行最低谐波含量阈值，则表明当前(经第二次谐波电流补偿后的)系统线路中的谐波含量能够达到使得电网负荷进行安全运转的标准，此时，判断当前系统线路中不含有谐波电流，表明步骤S208中第一电容组C1的退出后，第二次谐波电流补偿控制能够有效地消除电网系统电网电流中的谐波影响，从而跳转到步骤S212中。步骤S212输电电能质量调节系统保持当前仅投入第二电容组C2的操作状态。[0062]再次参考图2，在上述步骤S205中还包括，综合控制器300通过检测位于串联补偿支路100所在的电网系统后端输送线路中是否存在谐振电流，以进行第一次谐波电流补偿效果检测，若检测出不含有谐波电流，则表明当前第一次谐波电流补偿效果检测为合格，此时，需要在预设的第二电容组投入时间阈值后，立即生成第二电容组投入指令，并将第二电容组投入指令发送至串联补偿支路100内的串联第二旁路开关KM2中后进入到步骤S214中，以使得第二电容组C2在串联第二旁路开关KM2的控制下、在第二电容组投入时间阈值后投入到电网系统输送线路中，而后，进入用于表示电容组退出补偿谐波电流的第二类退出控制模式。
[0063]需要说明的是，在本发明实施例中，由于在电网系统中投入串联的电容器组，会改变电网系统的阻抗，因此，需要稳定运行一段时间后，继续判断是否在该条件下有无谐波电
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流出现，本发明需要对步骤S205中不含有谐波电流的情况，进行在第二电容组投入时间阈值后投入第二电容组C2的控制。第二电容组投入时间阈值的大小不作具体限定，本领域技术人员可根据实际情况进行设置，优选地，该阈值可为3秒。[0064]而后，在所述第二类退出模式中，综合控制器300再次进行(第四次)谐波电流补偿效果检测，若不合格，则将第二电容组C2恢复到退出状态，以控制串联补偿支路100形成为第一电容组C1投入且第二电容组C2退出的串联谐波补偿结构；否则，继续控制电容组全部投入，以利用不同情况构成的串联谐波补偿结构对电网系统进行谐振电流补偿控制中的第二类退出(控制)模式，并通过下述步骤S214～步骤217来完成。[0065]具体地，进一步，(在第二类退出控制模式中)步骤S214串联第二旁路开关KM2接收来自综合控制器300的第二电容组投入指令，在该指令的控制下，控制与第二电容组C2串联的串联第二旁路开关KM2的开关状态为合闸状态，从而将与串联第二旁路开关KM2串联的第二电容组C2投入到当前电网系统输送线路中，此时，在第一电容组C1和第二电容组C2的共同作用下对电网系统的中的谐振电流进行补偿控制(第三次谐波电流补偿)，而后进入到步骤S215中。
[0066]进一步，(在第二类退出控制模式中)步骤S215综合控制器300再次进行(第四次)谐波电流补偿效果检测，并根据检测结果判断是否需要退出第二电容组C2。具体地，在本发明实施例中，由于步骤S215是上所述步骤S214的后续步骤，故此时步骤S215中所述的第四次谐波电流补偿效果检测是，将当前基于第一电容组C1和第二电容组C2的共同补偿作用后的系统线路电网电流(也就是，经线路经投入第一电容组C1和投入第二电容组C2的谐振电流补偿后的线路电网电流)中的谐波含量是否低于上述安全运行最低谐波含量阈值，如果等于或高于，则表明当前(经第三次谐波电流补偿后的)系统线路中的谐波含量无法达到能够使得电网负荷进行安全运转的标准，也就是说，步骤S214中第二电容组C2的投入后，第三次谐波电流补偿控制无法有效地消除电网系统电网电流中的谐波影响，此时，判断当前系统线路中仍含有谐波电流，生成第二电容组退出指令，并将该指令发送至串联补偿支路100内的串联第二旁路开关KM2中后进入到步骤S216中。[0067]此时，步骤S216串联第二旁路开关KM2接收来自综合控制器300的第二电容组退出指令，在该指令的控制下，控制与第二电容组C2串联的串联第二旁路开关KM2的开关状态为分闸状态，从而将与串联第二旁路开关KM2串联的第二电容组C2从当前电网系统输送线路中退出，此时，第三次谐波电流补偿控制无法有效地消除电网系统电网电流中的谐波影响，从而进入到步骤S217中。步骤S217输电电能质量调节系统保持当前仅投入第一电容组C1的操作状态。
[0068]进一步，步骤S215如果在第四次的谐波电流补偿效果检测过程中，检测出将当前基于投入第一电容组C1和第二电容组C2的共同补偿作用后的系统线路电网电流中的谐波含量低于上述安全运行最低谐波含量阈值，则表明当前(经第三次谐波电流补偿后的)系统线路中的谐波含量能够达到使得电网负荷进行安全运转的标准，此时，判断当前系统线路中不含有谐波电流，也就是说，步骤S214中第二电容组C2的投入后，第三次谐波电流补偿控制能够有效地消除电网系统电网电流中的谐波影响，从而跳转到上述步骤S213中。[0069]这样，通过上述步骤S205～步骤S217完成了本发明实施例中利用串联补偿支路100完成针对电网系统输出电力电能的谐振电流的补偿控制过程，从而完成了上述步骤
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S120中利用串联补偿支路100的对电网系统网压跌落和谐波电流补偿的初次补偿控制过程。
[0070]接下来，进入到步骤S130中根据当前经初次补偿控制后电网电压和电网电流，确定当前串联补偿支路100的补偿效果作用是否能够使得电网系统的电网负荷设备进行稳定运行，在能够稳定运行时，表明当前串联补偿支路100的补偿效果较好，可进一步通过投入并联补偿支路200来对补偿控制过程进行优化，如果无法稳定运行，那么则表明当前串联补偿支路100的补偿作用无法解决电网系统输电电能中的网压跌落和/或谐波电流问题，需要将整体的串联补偿支路100从电网系统输电线路中全部退出，这一过程通过下述步骤S218～步骤S225完成。[0071]具体地，继续参考图2，步骤S218综合控制器300需要在电网系统输电线路内位于串联补偿支路100后端的位置处采集经初次补偿后的电网电压和电网电流，计算初次补偿后的系统无功功率因数和初次补偿后的谐波含量，基于此，按照上述所述的方法判断当前向电网系统输出的电能是否能满足电网负荷稳定(正常)运行状态，也就是判断当前电网负荷运行状态是否满足正常运行状态。进一步，步骤S218综合控制器300检测出当前电网系统负荷运行状态满足正常运行条件时，立即生成并联支路投入指令，并将该指令发送至上述并联旁路开关单元QF后，进入到步骤S220中。另外，步骤S218综合控制器300检测出当前电网系统负荷运行状态不满足正常运行条件时，立即生成串联支路退出指令，并将该指令发送至上述串联旁路开关单元QF1后，进入到步骤S219中。
[0072]步骤S219串联旁路开关单元QF1在接收到上述串联支路退出指令后，在该指令的控制下，控制自身处于合闸状态，以使得串联补偿支路100整体从当前电网系统输送线路中退出，从而进入到步骤S220中。
[0073]步骤S220并联旁路开关单元QF在接收到上述并联支路投入指令后，在该指令的控制下，控制自身处于合闸状态，以使得并联补偿支路200整体投入到当前电网系统输送线路中，而后，进入到步骤S221中，以进行包括谐波电流和无功功率补偿(电压调节)在内的二次补偿控制。
[0074]步骤S221综合控制器300根据初次补偿后的电网电压，利用上述预设的末端电压优化阈值范围，判断当前初次补偿后的电网电压是否满足末端电压优化阈值范围，若为是，则向并联补偿支路200内的功率输出模块SVG发送用于控制该模块内各功率器件通断状态的谐波补偿指令，使得并联补偿支路200利用功率输出模块SVG仅对当前电网电压进行二次补偿中的谐波补偿。需要说明的是，在本发明实施例中，为了达到优化初次补偿控制的效果，末端电压优化阈值范围在上述末端电压安全阈值范围之内，其涉及的电压范围包含于(小于)末端电压安全阈值范围，本发明对这一范围不作具体限定，本领域技术人员可根据实际情况进行设置。[0075]此时，步骤S222并联补偿支路200内的功率输出模块SVG接收并检测当前的谐波补偿指令，在当前谐波补偿指令的控制下，控制自身内部各个功率器件的通断状态及相应的通断时机，以仅向当前电网系统提供补偿谐波。[0076]进一步，在步骤S221中，如果综合控制器300判断当前初次补偿后的电网电压不满足末端电压优化阈值范围、且满足上述末端电压安全阈值范围时(表明当前初次补偿后的电网电压可能属于末端电压优化阈值范围下限值与上述末端电压安全阈值范围的下限值
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之间，也可能属于末端电压优化阈值范围上限值与末端电压安全阈值范围的上限值之间)，则需要进入到步骤S223中，根据当前初次补偿后的电网电压，向并联补偿支路200内的功率输出模块SVG发送用于控制该模块内各功率器件通断状态的无功功率补偿指令，控制并联补偿支路200利用功率输出模块SVG向当前电网系统提供容性无功功率或感性无功功率，从而进行二次补偿中的电压调节补偿。[0077]具体地，步骤S223综合控制器300判断当前初次补偿后的电网电压是否是属于上述末端电压安全阈值范围的下限值与末端电压优化阈值范围下限值之间，如果为是，则表明当前初次补偿后的电网电压偏低，立即结合初次补偿后的电网电压和末端电压安全阈值范围，计算出当前需要并联补偿支路200向电网输电线路提供的补偿调节电压，并生成相应的无功功率补偿指令，并发送至功率输出模块SVG中，以使得功率输出模块SVG在于功率输出模块SVG连接的并联支路电抗器L的配合下，向电网系统输出满足当前补偿调节电压等级的容性无功功率，以进行电压调节，从而进入到步骤S224。[0078]此时，步骤S224功率输出模块SVG接收并检测当前无功功率补偿指令，在当前谐波补偿指令的控制下，控制自身内部各个功率器件的通断状态及相应的通断时机，以在并联支路电抗器L的配合下，向当前电网系统提供满足当前补偿调节电压等级的容性无功功率，从而完成当前电压调节过程。[0079]另外，步骤S223综合控制器300判断如果当前初次补偿后的电网电压是属于末端电压优化阈值范围上限值与末端电压安全阈值范围的上限值之间，则表明当前初次补偿后的电网电压偏高，立即结合初次补偿后的电网电压和末端电压安全阈值范围，计算出当前需要并联补偿支路200向电网输电线路提供的补偿调节电压，并生成相应的无功功率补偿指令，并发送至功率输出模块SVG中，以使得功率输出模块SVG在于功率输出模块SVG连接的并联支路电抗器L的配合下，向电网系统输出满足当前补偿调节电压等级的感性无功功率，以进行电压调节，从而进入到步骤S225。[0080]此时，步骤S225功率输出模块SVG接收并检测当前无功功率补偿指令，在当前谐波补偿指令的控制下，控制自身内部各个功率器件的通断状态及相应的通断时机，以在并联支路电抗器L的配合下，向当前电网系统提供满足当前补偿调节电压等级的感性无功功率，从而完成当前电压调节过程。[0081]这样，通过上述步骤S218～步骤S225完成了上述步骤S130中的二次补偿控制过程，从而使得当前利用上述输电电能质量调节系统完成了谐波、调压和无功功率补偿控制，以向电网负载提供经谐波、网压和无功功率补偿后的高质量的电网电力能量。[0082]此外，本发明所述的上述方法，还包括，综合控制器300实时采集并检测电网系统直接输出的补偿前的电网电压和电网电流，并进行电网系统级别的过流和/或过压现象的检测，在发生电网系统(补偿前)的过流和/或过压现象时，立即生成用于保护串联补偿支路100的串联支路退出指令、和用于保护并联补偿支路200的并联支路退出指令，并将当前生成的指令分别发送至相应的补偿支路内，以控制串联旁路开关单元QF1处于合闸状态、并联旁路开关单元QF处于分闸状态，从而及时将串联补偿支路100和并联补偿支路200从电网系统输电线路中退出，以保护内部电容组和功率器件。[0083]另外，在本发明所述的方法中，综合控制器300还能够实时检测串联补偿支路100内的运行状态，在该支路发生故障时，立即生成串联保护投退指令中的串联支路退出指令、
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和串联保护投入指令，并将该指令分别发送至串联旁路开关单元QF1和与串联旁路开关单元QF1并联的串联保护装置投切开关KM3中，使得串联旁路开关单元QF1在串联支路退出指令的控制下处于合闸状态，以及使得串联保护装置投切开关KM3在串联保护投入指令的控制下处于合闸状态，从而将串联补偿支路100从当前电网系统输电线路中退出，以进一步通过串联补偿支路100内的电容组保护装置对第一电容组C1和第二电容组C2进行保护控制。[0084]具体地，综合控制器300实时检测第一电容组C1的输入电流和端电压、以及第二电容组C2的输入电流和端电压，从而通过判断流经第一电容组C1的电流及电压是否发生过流和/或过压现象、并且判断流经第二电容组C2的电流及电压是否发生过流和/或过压现象方式，来判断串联补偿支路100是否正常工作状态，即串联补偿支路100是否发生故障时。综合控制器300在判断出当前串联补偿支路100发生故障时，除了生成上述所述的串联保护投入指令，还需要同时生成电容组保护指令，并将电容组保护指令发送至SCR模块，使得SCR模块在电容组保护指令的控制下通过该模块(SCR模块)内的光电触发单元或BOD触发保护单元驱动晶闸管阀组单元导通，从而完成针对第一电容组C1和第二电容组C2的保护。这样，由于上述SCR模块属于电子电力开关，因此，在进行串联补偿支路的保护控制时，利用电子电力开关的动作响应时间快于QF、KM3等机械开关的动作响应时间，能够在电子开关的快速退出动作下，率先在机械开关尚未完成对电容组的退出保护时，先进行驱动晶闸管阀组单元导通的保护动作，以使得串联补偿支路100迅速从系统线路中退出，并及时对电容组进行保护。[0085]另外，综合控制器300在判断出串联补偿支路100故障，并将串联补偿支路从当前输电线路中退出后，由于此时的线路电网电压较低，故需要进一步将并联补偿支路投入到当前线路中以进行电压调节补偿。具体地，综合控制器300在判断出串联补偿支路100故障，并将串联补偿支路从当前输电线路中退出后，还需要立即生成并联支路投退指令中的并联支路投入指令，并将该指令发送至上述并联旁路开关单元QF中，使得并联旁路开关单元QF在该指令的控制下合闸，将并联补偿支路200投入到当前输电线路中，而后，结合当前系统电网电压，生成相应的无功功率补偿指令，并将该指令发送至上述功率输出模块SVG中，使得功率输出模块SVG在当前无功功率补偿指令的控制下输出满足当前补偿电压的容性无功功率，并在并联支路电抗器L的配合下向电网系统输电线路提供容性无功功率。[0086]本发明提出了一种用于调节电网系统输电电能质量的方法及系统，通过采用串、并联协同补偿控制方式，以满足系统快速变化无功、电压以及谐波治理需求，不受系统参数和负荷电流变化的影响，补偿效果好。进一步，由于在投入串联补偿设备后，针对配电网运行中可能会遇到的谐振问题，串补设备采用多组分级投切的智能控制方式，增加了系统谐振保护功能。另外，在串联补偿设备中使用先进的电力电子技术快速保护串补电容组。因此，本发明克服了单独使用并联补偿设备时并联效率低、和单独使用串联补偿设备时受电网负荷影响较大的缺点，吸收两者的优点，实现了一种补偿效果好、成本低、兼具系统谐振保护功能的综合性补偿方法。[0087]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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